ПОЛОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ ГЕМОДИНАМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ МОДЕЛИРУЕМОЙ КОГНИТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ


Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье приводятся данные исследований, посвященных изучению актуальной научной проблемы физиологии человека – выявлению половых различий мозговой гемодинамики человека при решении когнитивных задач. Когнитивную деятельность моделировали с помощью двухцветного теста Шульте – Горбова, мозговую гемодинамику оценивали методом реоэнцефалогафии, регистрируя ее в фронто-мастоидальных и окципито-мастоидальных отведениях слева и справа. Полученные данные свидетельствуют, что гемодинамическое обеспечение деятельности головного мозга у испытуемых различного пола во время решения когнитивных задач отличается существенным образом. В частности, установлено, что при выполнении теста Шульте – Горбова у испытуемых мужского пола гемодинамические изменения наблюдаются в затылочной области в основном справа, тогда как у представителей женского пола в затылочной области и слева и справа.

Полный текст

В настоящее время одной из актуальных задач современной физиологии поведения является исследо-вание закономерностей изменения кровоснабжения головного мозга человека при решении когнитивных задач, в том числе в зависимости от его половой при-надлежности [1, 2, 3, 4]. Одним из методов, используемых для оценки моз-говой гемодинамики, является реонцефалография. Рео-энцефалография (РЭГ) – широко известный, непрерыв-ный, неинвазивный и недорогой метод исследования со-судистой системы головного мозга, в основе которого лежит мониторинг электрического импеданса тканей [5]. Получаемые при PЭГ-исследованиях данные отражают изменения пульсовых колебаний крове-наполнения мозговых сосудов, дают достоверную информацию об относительной величине кровена-полнения отдельных областей и полушарий голов-ного мозга [2, 6]. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Выявление половых особенностей мозговой гемодинамики у лиц, реализующих моделируемую когнитивную деятельность. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ В исследовании добровольно приняли участие 54 испытуемых обоего пола (испытуемые женского пола (Ж) = 22, мужского пола (М) = 32) в возрасте 18–23 лет. Особенности гемодинамики головного мозга изучали в первой половине дня в положении испытуемого сидя [6] с использованием компьютер-ного многофункционального реографа «Рео-Спектр» (ООО «Нейрософт», Россия) в исходном состоянии относительного покоя и во время моделирования целенаправленной когнитивной деятельности. Регистрацию реоэнцефалограммы осуществляли в фронто-мастоидальных отведениях справа (Fmd) и слева (Fms), и в окципито-мастоидальных отведе-ниях справа (Omd) и слева (Oms). Целенаправленную когнитивную деятельность моделировали с использова-нием программы для проведения психофизиологиче-ских исследований «Физиотест» (Россия) [3] с помощью теста «Таблицы Шульте» в двухцветной модификации Шульте – Горбова [4, 7, 8]. При анализе полученных данных определяли следующие показатели РЭГ:

  • время распространения реографической волны (Q_x, с);
  • время восходящей части волны (α, с);
  • время быстрого кровенаполнения (α1, с);
  • время медленного кровенаполнения (α2, с);
  • реографический индекс (РИ, у.е.);
  • коэффициент асимметрии реографического ин-декса (КаРИ, %);
  • максимальная скорость быстрого наполнения (Vмакс, Ом/с);
  • средняя скорость медленного наполнения (Vср, Ом/с);
  • дикротический индекс (ДИК, %);
  • диастолический индекс (ДИА, %);
  • отношение амплитуды максимального систоличес-кого значения венозной компоненты к макси-мальной амплитуде волны (Авен/Аарт, %);
  • показатель венозного оттока (ПВО, %).

Анализ показателей когнитивной деятельности проводили, используя следующие параметры:

  • общее время выполнения (ОВ); среднее время выбора числа (СВ); коэффициент полезного действия (КПД) (рассчитывается по формуле): – ;
  • мощность выполнения (МВ) (рассчитывается по формуле): .

Накопление и первичную обработку исходных данных осуществляли с помощью табличного процес-сора Microsoft Office Excel 2016. Статистический анализ проводили с использова-нием программы STATISTICA 10 (StatSoft Inc.). Количественные показатели оценивали на пред-мет соответствия нормальному распределению с помо-щью критерия Шапиро – Уилка. При сравнении средних величин в нормально распределенных совокупностях количественных дан-ных рассчитывали t-критерий Стьюдента. Проверку различий между двумя сравниваемыми парными выборками проводили с применением W-критерия Уилкоксона. Для сравнения независи-мых совокупностей в случаях отсутствия признаков нормального распределения данных использовали U-критерий Манна – Уитни. С целью изучения связи между показателями провели корреляционный анализ с использованием метода ранговой корреляции Спирмена [8, 9]. Данные в таблицах представлены в виде сред-него арифметического и его стандартного отклонения (M ± SD) – при нормальном распределении или в виде медианы, верхнего и нижнего квартилей (Me, LQ, UQ) – при распределении, отличном от нормально-го. Критическим уровнем значимости считали P < 0,05. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Исходную выборку испытуемых разделили на две группы по половому признаку. При проведении ана-лиза параметров результативности когнитивной дея-тельности мы не выявили достоверных межгрупповых различий (рис. 1). В результате анализа реоэнцефалографических показателей у мужчин во время когнитивной дея-тельности по сравнению с исходным состоянием обнаружено: уменьшение показателей α2 и α в Os отве-дении; снижение показателей Vмакс и Vср в Od отведе-нии (табл. 1). В группе женщин во время решения когнитив-ной задачи по сравнению с исходным фоном наблюдается:

  • увеличение показателей α2, α, и Q_x в Fs от-ведении;
  • уменьшение показателей Q_x и РИ в Fd отведении;
  • уменьшение ДИА и уменьшение отношения Авен/Аарт в Os отведении;
  • уменьшение показателей Q_x, РИ, Vмакс, Vср и ДИК в Od отведении (табл. 2).

По результатам сравнения групп по показате-лям РЭГ во время когнитивной деятельности вы-явили следующие различия: в группе женщин пока-затели α, α1 и α2 в Fs отведении; РИ в Fs, Fd и Os отведениях; Vмакс в Fs, Fd и Os отведениях; Vср в Fs отведении; ДИК в Fs отведении; ПВО в Fs, Fd и Os отведениях достоверно выше, чем в группе мужчин (рис. 2). Провели корреляционный анализ с использова-нием метода ранговой корреляции Спирмена с целью выявления связей между реоэнцефалографическими показателями и показателями результативности дея-тельности при выполнении теста Шульте – Горбова. В группе женщин во время когнитивной деятель-ности выявили следующие взаимосвязи (рис. 3): α1Os – ОВ (r = –0,456), α1Os – СВ (r = –0,470), α1Os – МВ (r = –0,473), Авен/АартOd – ОВ (r = –0,516), Авен/АартOd – СВ (r = –0,527), Авен/АартOd – МВ (r = –0,542). В группе мужчин во время когнитивной деятель-ности выявили следующие взаимосвязи: Q_x Od – ОВ (r = 0,418), Q_x Od – СВ (r = 0,380), Q_x Od – МВ (r = 0,412), α2Od – ОВ (r = –0,357), α2Od – МВ (r = –0,366), VсрOd – КПД (r = –0,386). Полученные данные свидетельствуют о том, что гемодинамическое обеспечение деятельности голов-ного мозга у испытуемых различного пола во время решения когнитивных задач отличается существен-ным образом. Отличия отражаются и в локализации гемодинамических изменений по показателям РЭГ и в характеристиках корреляционных плеяд, отража-ющих характер взаимосвязей между показателями целенаправленного поведения и показателями РЭГ при решении простых когнитивных задач [2]. В част-ности, установлено, что при выполнении теста Шульте – Горбова у испытуемых мужского пола гемодинамические изменения наблюдаются в заты-лочной области в основном справа, тогда как у пред-ставителей женского пола в затылочной области и слева, и справа. Выявленные гемодинамические из-менения в затылочной области отражают, по-видимому, преимущественную активацию центральных структур зрительной сенсорной системы, локализованных в за-тылочных долях головного мозга, что связано с тем, что при выполнении теста Шульте – Горбова необхо-дима идентификация зрительных образов в виде цифр разного цвета и выстраивание их в виде заданной последовательности. Однако у испытуемых мужского пола эта относительно простая когнитивная задача в наших методических условиях решается путем перераспределения кровотока в затылочной области правого полушария, тогда как у испытуемых женского пола – путем перераспределения кровотока в заты-лочной области левого и правого полушарий. Кроме того, следует отметить, что в обеих группах сравнения при проведении теста Шульте – Горбова наблюдается снижение скоростных показателей крове-наполнения в затылочной области справа. Предположи-тельно, данное явление может быть связано с необхо-димостью усиления транскапиллярного обмена для эффективного метаболического обеспечения структур головного мозга, вовлеченных при данных условиях. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, представленные в статье данные свидетельствуют о том, что у представителей женского и мужского пола при решении когнитивных задач c предъявлением визуальных стимулов гемодинами-ческое обеспечение головного мозга существенно различается по ряду показателей [10]. В то время как у представителей мужского пола перераспределение кровотока при решении когнитивной задачи осу-ществляется в затылочной доле правого полушария, то у представителей женского пола при решении аналогичной когнитивной задачи со схожей результа-тивностью перераспределение кровотока происходит в затылочных долях обоих полушарий головного мозга.

×

Об авторах

Павел Андреевич Кулагин

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Автор, ответственный за переписку.
Email: zu.pavel@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5284-0875

аспирант кафедры нормальной физиологии с курсом психофизиологии, Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Рязань, Россия

Россия, Рязань

Михаил Михайлович Лапкин

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: lapkin_rm@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1826-8307

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии с курсом психофизиологии, Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Рязань, Россия

Россия, Рязань

Елена Анатольевна Трутнева

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: e_lena68@mail.ru

кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры нормальной фи-зиологии с курсом психофизиологии, Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Рязань, Россия

Россия, Рязань

Роман Александрович Зорин

Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова

Email: zorin.ra30091980@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4310-8786

доктор медицинских наук, доцент кафедры неврологии и нейрохирургии, Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, Рязань, Россия

Россия, Рязань

Список литературы

  1. Биоэлектрическая активность головного мозга и церебральная гемодинамика у спортсменов при сочетании когнитивной и физической нагрузки / Л.В. Капилевич, Г.С. Ежова, А.Н. Захарова [и др.] // Физиология человека. 2019. Т. 45, № 2. С. 58–69. doi: 10.1134/S0131164619010089.
  2. Кулагин П.А, Лапкин М.М., Трутнева Е.А., Зорин Р.А. Половые особенности гемодинамического обеспечения головного мозга человека при выполнении моделируемой умственной деятельности // Материалы ежегодной научной конференции Рязанского государственного меди-цинского университета имени академика И.П. Павлова, посвящённой Году науки и технологий в Российской Федерации. Рязань: Рязанский государственный меди-цинский университет имени академика И.П. Павлова, 2021. С. 52–54.
  3. Свидетельство о государственной регистрации про-граммы для ЭВМ № 2020615115 Российская Федерация. Программа для проведения психофизиологических исследований «Физиотест» / М.М. Лапкин, А.В. Алпатов, Р.А. Зорин [и др.]; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. № 2020614228. Заявл. 14.05.2020. Опубл. 18.05.2020.
  4. Меркулова М.А., Акулина М.В., Лапкин М.М. Гендерные особенности формирования целенаправленного поведения человека при воспроизведении зрительных образов с различной результативностью // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2019. Т. 23, № 3. С. 308–317.
  5. Bodó M. A noninvasive, continuous brain monitoring method: rheoencephalography (REG). DRC Sustainable Future: Journal of Environment, Agriculture, and Energy. 2020. № 1(2).
  6. Яруллин Х.Х. Клиническая реоэнцефалография. М.: Медицина, 1983. 271 с.
  7. Вегетативное обеспечение целенаправленной деятельности и её результативность у практически здоровых лиц / Р.А. Зорин, Ю.И. Медведева, И.С. Курепина [и др.] // Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2019. Т. 7, № 1. С. 38–45.
  8. Зорин Р.А., Жаднов В.А., Лапкин М.М., Куликова Н.А. Специфика функционирования афферентных и ассоциативных механизмов у практически здоровых лиц и больных эпилепсией с различной результативностью деятельности // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2016. Т. 24, № 4. С. 56–66.
  9. Мандриков В.Б., Севрюкова Г.А., Исупов И.Б., Лиходеева В.А. Церебральное кровообращение российских и иностранных студентов при различных формах умственной деятельности // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2019. № 1(69). С. 87–90.
  10. Особенности состояния мозговой гемодинамики у молодых мужчин в зависимости от их когнитивной функции / Е.С. Оленко, В.Ф. Киричук, А.И. Кодочигова [и др.] // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2020. Т. 70, № 1. С. 25–30. doi: 10.31857/S0044467720010128.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Кулагин П.А., Лапкин М.М., Трутнева Е.А., Зорин Р.А., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».